感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)研究
吳曉新1，顧菊平1，阮毅2
（1南通大學(xué)電氣工程學(xué)院，南通226007;2上海大學(xué)機(jī)自學(xué)院，上海200072）
摘要：在矢量控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的精度在很大程度上依賴于電機(jī)參數(shù)。從電機(jī)的穩(wěn)態(tài)等效電路出發(fā)，提出了一種利用交頻器自身的資源來(lái)對(duì)電機(jī)參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)的方案。對(duì)方案進(jìn)行了具體分析，并且利用基于’rms32012407 dsp的感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)對(duì)方案進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果證明這種方法能夠?yàn)槭噶靠刂葡到y(tǒng)提供較高精度的電機(jī)定、轉(zhuǎn)子參數(shù)，具有簡(jiǎn)單、易操作的特點(diǎn)，有一定的可實(shí)施性。
關(guān)鍵詞：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)；參數(shù)辨識(shí)；死區(qū)補(bǔ)償；矢量控制；變頻器；實(shí)驗(yàn)
中圖分類號(hào)：tp273；tp271+.72 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號(hào)：1001-6848( 2010) 04-00?,0-04
0引言
在交流調(diào)速系統(tǒng)中，矢量控制技術(shù)能使交流電動(dòng)機(jī)獲得與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)相媲美的控制特性。但控制過(guò)程中，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的準(zhǔn)確性取決于電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子參數(shù)，所以，電機(jī)的參數(shù)對(duì)矢量控制的精確性起到至關(guān)重要的作用。而在工程中常常不能預(yù)知現(xiàn)場(chǎng)所用電機(jī)的參數(shù)，也不太可能采用常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方法去測(cè)量電機(jī)參數(shù)，并且隨著電機(jī)的老化和周圍環(huán)境的變化，其實(shí)際參數(shù)與所給參數(shù)之間存在較大的差別。對(duì)于以上問(wèn)題，感應(yīng)電機(jī)離線參數(shù)測(cè)試方法從上世紀(jì)九十年代就開(kāi)始研究了[2-4]。所采用的方案基本上都是基于電機(jī)的t型和l型等效電路，對(duì)電機(jī)進(jìn)行空載和堵轉(zhuǎn)等實(shí)驗(yàn)獲得電機(jī)的真實(shí)參數(shù)。本文介紹一種依靠交流調(diào)速系統(tǒng)本身硬件電路實(shí)現(xiàn)感應(yīng)電機(jī)參數(shù)辨識(shí)的一種方案。通過(guò)變頻器自身所產(chǎn)生的pwm電壓作為激勵(lì)加在電機(jī)上，對(duì)電機(jī)進(jìn)行直流、單相交流、三相空載試驗(yàn)，然后利用變頻器所檢測(cè)到的電流等量，通過(guò)軟件計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的定子電阻、轉(zhuǎn)子電阻、定子漏感、轉(zhuǎn)子漏感、定轉(zhuǎn)子互感的自動(dòng)測(cè)試。同時(shí)，在試驗(yàn)的過(guò)程中，也考慮了逆變過(guò)程中管子開(kāi)關(guān)時(shí)的死區(qū)時(shí)間對(duì)參數(shù)辨識(shí)精度的影響。
1參數(shù)辨識(shí)原理
在試驗(yàn)中，根據(jù)矢量控制系統(tǒng)的要求，需要辨識(shí)電機(jī)的參數(shù)包括定子電阻，轉(zhuǎn)子電阻，漏感和互感五個(gè)參數(shù)。利用直流試驗(yàn)、堵轉(zhuǎn)試驗(yàn)和空載試驗(yàn)對(duì)電機(jī)的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。電機(jī)的一般等效電路如圖1所示[1]。試驗(yàn)所采用的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。
1.1定子電阻辨識(shí)
在試驗(yàn)中，給電機(jī)加以雙極型的直流pwm電感應(yīng)電機(jī)矢量控制系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)研究吳曉新，等壓，具體的方法如下：b、c兩相看作是一組，與vt1，vi2組成h橋電路，當(dāng)輸入正半周波形時(shí)，vt1調(diào)制，vt4、vt6導(dǎo)通，當(dāng)輸入負(fù)半周波形時(shí)，vi2導(dǎo)通，vt3、vt5調(diào)制，此時(shí)，電機(jī)中的電感吸收和放出的能量相等，所以我們?cè)谟?jì)算電流的時(shí)候只要取電流的平均值就是我們想要得到的直流電流。
由于電路中所加為雙極型直流pwm電壓，電壓正負(fù)半周輪流導(dǎo)通，電機(jī)中的電感吸收和放出的能量相等，所以在計(jì)算電流的時(shí)候只要取電流的平均值就是我們得到的直流電流，并且采用雙極型直流pwm電壓，正負(fù)半周導(dǎo)通時(shí)管子的死區(qū)時(shí)間相互抵消，可以很好地抑制由于管子導(dǎo)通的死區(qū)時(shí)間引起的測(cè)量誤差。所以，定子電阻辨識(shí)的公式為：
1.2轉(zhuǎn)子電阻和漏感辨識(shí)
轉(zhuǎn)子電阻和漏感的辨識(shí)是通過(guò)單相實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于單相電不能使電機(jī)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，其作用與三相堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)相同。產(chǎn)生單相交流正弦波的電路如圖2。此時(shí)vts、vt。、關(guān)斷，在整個(gè)正弦周期上，讓vt1、vt2和vt3、vt4互補(bǔ)導(dǎo)通。由于此時(shí)的電機(jī)相當(dāng)于堵轉(zhuǎn)，電機(jī)的電流很太，所以此時(shí)加在電機(jī)上的電壓不能太大，只能約為額定電壓的0.4倍。加在電機(jī)上的電壓為：
從上式可以看出，加在電機(jī)上的電壓為單相正弦波。電機(jī)的轉(zhuǎn)速為o，電機(jī)的轉(zhuǎn)差率為1，而且電機(jī)的互感遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電機(jī)的漏感，所以加在勵(lì)磁回路的電流可以忽略不計(jì)，電壓主要降落在漏感和定、轉(zhuǎn)子電阻上。
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